武夷山土壤氧化鐵及成因研究

鄭鷹

摘要：土壤氧化鐵的形成很容易土壤成土環(huán)境和成土過程的影響，所以土壤氧化鐵是對(duì)于研究土壤的成土過程具有極其重要的意義。據(jù)此，以武夷山土壤為例，通過測定土壤全鐵、游離鐵等含量，分析武夷山土壤氧化鐵的數(shù)量特征、聚積和遷移、發(fā)生學(xué)意義及其差異原因。

關(guān)鍵詞：土壤氧化鐵；武夷山

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.115

1引言

土壤氧化鐵是在漫長的成土過程中形成的重要土壤物質(zhì)，對(duì)土集的物理、化學(xué)和物理化學(xué)等性質(zhì)有顯著影響，在一定程度上顯示了土壤形成的歷史。所以，土壤氧化鐵的成土環(huán)境和成土過程在研究探討土壤的發(fā)生過程中具有極其重要的意義。武夷山是典型的亞熱帶山地類型，已有研究者對(duì)武夷山的土壤分類和分布進(jìn)行了一系列的研究。本文旨在研究探討武夷山自然保護(hù)區(qū)的土壤氧化鐵數(shù)量特征、聚積和遷移、發(fā)生學(xué)意義及其差異原因。

2材料與方法

2.1研究區(qū)概況

武夷山脈位于北緯27°33′～27°54′，東經(jīng)117°27′～117°51′，福建和江西兩省間的邵武-河源深大斷裂處，如圖1所示。武夷山山地地勢起伏大，成土母質(zhì)多為坡積物或殘積-坡積物，山體上部以火山巖為主，山體下部以粗?；◢弾r為主。

武夷山自然保護(hù)區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，西北部的高山在冬季的識(shí)貨阻隔、消弱了北方南下冷空氣的入侵，夏季由可以將東南海洋季風(fēng)抬升、截留在武夷山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，使得武夷山保護(hù)區(qū)形成降水多、氣溫低和垂直分異規(guī)律分布的特點(diǎn)。在氣候等因素的共同影響下，武夷山自然保護(hù)區(qū)土壤以及自然植被呈垂直分布差異顯著，詳見圖2，以黃崗山土壤、植被垂直帶譜為例。

2.2樣本采集

由于海拔高度的差異導(dǎo)致氣候、土壤、植被等環(huán)境條件呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，本文樣本選自武夷山自然保護(hù)地區(qū)不同發(fā)育地形、母質(zhì)和生物氣候條件下的典型自然土壤剖面共4個(gè)，根據(jù)發(fā)生學(xué)層次采集土壤樣品。各剖面代號(hào)、成土條件如表1所示。

2.3研究方法

按照剖面發(fā)生層次分別采集土樣裝袋，在實(shí)驗(yàn)室中風(fēng)干、除去土壤中根系及石塊、研磨、過篩。氧化鐵的各種形態(tài)分析測定均采用細(xì)土進(jìn)行，方法是：全鐵采用濃HF（氟化氫）-HCLO4（高氯酸）消煮法，原子吸收光譜法測定；游離鐵用連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）-檸檬酸鈉（Na3C6H5O7.2H2O）-重碳酸鈉（NaHCO3）[CDB]浸提，原子吸收光譜法測定；總鋁采用HF（氟化氫）—HCLO4（高氯酸），鋁試劑分光光度法測定。

3結(jié)果與分析

3.1氧化鐵的數(shù)量特征

將所采集的土壤樣本進(jìn)行氧化鐵含量測定，結(jié)果如表2所示。土壤各種形態(tài)氧化鐵的含量及比例關(guān)系發(fā)育在不同條件下的土壤剖面之間存在著明顯差異，全鐵和游離鐵含量一般為淀積層高，淋溶層低，這是由于鐵的游離淋溶和晶質(zhì)化淀積的結(jié)果。由表2可知，W1山地草甸土和W2黃壤，明顯低于W3黃紅壤和W4紅壤，均處于100g/kg以下，各剖面中土層間相差量較大，W3黃紅壤和W4紅壤全鐵含量均在120g/kg以上。從圖3的折線圖中可以很容易的得出，游離鐵含量與全鐵含量在土壤的各剖面中呈現(xiàn)正相關(guān)性分布，這是由于降水和溫度條件受到海拔高度的影響，游離鐵含量與全鐵含量的變化走勢大致都隨著海拔高度的升高而逐漸減小的。

3.2氧化鐵的聚積和遷移

氧化鐵在剖面分布狀況以聚積量、富集系數(shù)和遷移量來衡量，土壤Fe2O3是指土壤分層中A層和B層的全鐵，母巖Fe2O3是指C層中的全鐵。其具體表達(dá)式為：聚積量=某土層氧化鐵-母質(zhì)層氧化鐵；富集系數(shù)=A、B層土壤Fe平均含量/母質(zhì)層Fe含量；遷移量=[母質(zhì)層Fe2O3-（A、B層Fe2O3平均值×母質(zhì)層Al2O3/A、B層Al2O3平均值）]/母質(zhì)層Fe2O3×100。采樣土壤的氧化鐵聚積遷移具體情況如表3所示。

由表3可知，除W1號(hào)紅壤處于淋溶狀態(tài)，聚積量為負(fù)，富集系數(shù)小于<1外，其余土壤隨著海拔的上升，土壤中氧化鐵從略微富集到強(qiáng)烈富集，氧化鐵聚積量、富集系數(shù)逐漸增大。本文所采集的采樣土壤的各剖面鐵的遷移量都比較低，一般來說土壤中鐵的遷移量為負(fù)值，則表示土壤中鐵含量相對(duì)于鋁來說沒有遷移淋失，而是有所富集；反過來則說明鋁的富集超過了鐵的富集程度，鐵相對(duì)于鋁來說是淋失的。

3.3氧化鐵的發(fā)生學(xué)意義

因?yàn)橥寥乐械难趸F在形成過程中很容易受到周圍環(huán)境的影響，所以根據(jù)氧化鐵的形成情況我們可以比較好的推測出當(dāng)時(shí)的成土環(huán)境和成土過程。當(dāng)土壤的發(fā)育水平較差時(shí)，土壤中原有的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造均未改變的礦物的風(fēng)化程度就會(huì)有所削弱，使得土壤中的活性鐵含量有所增長，相比之下土壤中的游離鐵的程度就會(huì)有所減少；反之則游離鐵的含量會(huì)有所增加，活性鐵的含量會(huì)相對(duì)較低。因此可以通過土壤中的氧化鐵聚積和遷移情況來可以判斷土壤所處于的風(fēng)化發(fā)育階段，本文中所采集的樣本土壤目前所處于的分化發(fā)育程度具體情況如表4所示。根據(jù)采樣土壤所處于的不同海拔高度及其土壤的發(fā)育狀況，可以簡單的得出武夷山自然保護(hù)區(qū)的山地垂直帶譜中土壤發(fā)育程度情況是紅壤>黃紅壤>黃壤>山地草甸土。

3.4土壤氧化鐵差異原因分析

隨著海拔高度的變化土壤氧化鐵含量會(huì)受到影響，溫度每上升10℃，化學(xué)反應(yīng)增加2～3倍。采集土樣中W1山地草甸土游離鐵含量最低，平均值僅111g/kg；W4紅壤游離鐵的含量最高，平均值為50.8g/kg。根據(jù)各平衡體系中自由能變化，相對(duì)濕度增大、土溫降低時(shí)，針鐵礦為穩(wěn)固相，反之赤鐵礦為穩(wěn)固相。紅壤土壤由于所處的位置較低，土壤經(jīng)常保持濕潤，所以其風(fēng)化作用強(qiáng)度大于黃壤、黃紅壤、山地草甸土。由表1樣試土壤剖面成土環(huán)境條件中樣本的母巖母質(zhì)和表2土壤剖面主要氧化物數(shù)量特征中各樣本對(duì)應(yīng)的全鐵含量，可以得出由原本就是含鐵含量較高的基性巖漿巖發(fā)育形成的土壤其全鐵含量普遍較高。

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